Автоматизация адаптивного управления производством на промышленном предприятии - Коллектив авторов

Управление производственными процессами (PM) – Мониторинг производственных процессов, автоматическая корректировка либо диалоговая поддержка решений оператора.

Управление техобслуживанием и ремонтом (MM) – Управление техническим обслуживанием, плановым и оперативным ремонтом оборудования и инструментов для обеспечения их эксплуатационной готовности.

Отслеживание истории продукта (PTG) – Визуализация информации о месте и времени выполнения работ по каждому изделию. Информация может включать отчеты: об исполнителях, технологических маршрутах, комплектующих, материалах, партионных и серийных номерах, произведенных переделках, текущих условиях производства и т.п.

Анализ производительности (PA) – Предоставление подробных отчетов о реальных результатах производственных операций, сравнение плановых и фактических показателей.

Так как автоматизацию предприятия необходимо производить в различных областях, то целесообразно автоматизировать в первую очередь ту часть, которая приносит основной доход предприятию.

В работе [7] делаются следующие выводы:

Прибавочная стоимость продукции создается в производственных зонах (цехах, участках), поэтому инвестиции в повышение эффективности производственных процессов дают реальную отдачу.

Достоверная и своевременная информация, необходимая для принятия правильных решений, находится в производственных зонах.

Оптимизация управления технологическими процессами способна реально изменить финансовые показатели предприятия.

Прибыльность и эффективность предприятия зависит от людей в производственных зонах, возможности которых многократно усиливаются с помощью MES системы.

При обнаружении критических и нештатных ситуаций в производственных зонах MES системы быстро анализируют информацию и оперативно предлагают корректирующие решения.

Именно производственные зоны определяют конкурентоспособность предприятия, возможность его быстрой переналадки на изменение требований со стороны потребителей.

Таким образом, автоматизацию производственных предприятий целесообразно проводить в первую очередь MES системами.

Однако выбор MES системы и ее внедрение часто затруднены из-за необходимости задания множества различных критериев составления и оптимизации производственных планов. Необходимость постоянной доработки системы под конкретное предприятие при ориентации на мелкосерийное производство оказывается довольно сильным аргументом для поиска новых методов управления планом производства в MES системах.

1.1.3 Современное состояние MES-систем

Среди множества MES-систем наиболее популярными являются Фобос [8, 9, 10], Omega Production [11], YSB.Enterprise.Mes [12], PolyPlan [13], Zenith SPPS [14], T-FACTORY 6 [15], Preactor [16] и отчасти Axapta [17]. Рассмотрим их более подробно.

Одним из модулей российской системы ФОБОС оказывающих наибольшее влияние на построение плана производства, является Оперативное планирование и контроль (ОПК). Данный модуль является ядром интегрированной системы ФОБОС. Оперативное планирование и диспетчерский контроль прохождения заказов осуществляется в системе посредством расчета оптимального производственного плана. В основу расчета и управления планом положен математический оптимизационный аппарат, позволяющий моделировать 100 сценариев по 14 критериям. ФОБОС предоставляет следующую функциональность [18]:

– формирование и коррекция оперативных производственных планов цеха с учетом имеющихся межоперационных заделов и текущего состояния станочной системы;

– расчет производственного расписания загрузки оборудования по различным критериям (100 комбинаций из 14 критериев);

– представление результатов расчета расписания в виде таблиц текущего состояния партий запуска, графиков обработки партий деталей и диаграмм загрузки оборудования;

– формирование сменно-суточных заданий на рабочие места цеха;

– формирование оперативных маршрутных карт по всем партиям запуска с контролем их прохождения по рабочим местам;

– составление и автоматическая коррекция планово-учетного графика изготовления комплектов деталей с контролем готовности каждой партии запуска;

– автоматизированный контроль состояния производственного процесса и имитационное моделирование материальных потоков в цехе (на участке);

– расчет времени простоя оборудования и пролеживания деталей;

– формирование рабочих нарядов на выполненные и текущие технологические операции, контроль процесса выдачи нарядов в соответствии с производственным планом;

– печать внутрицеховых документов: сменно-суточные задания на рабочие места, оперативные маршрутные карты, рабочие наряды, планово-учетные графики изготовления изделий и прочее.

Система ФОБОС предназначена для использования на крупных и средних машиностроительных предприятиях. ФОБОС осуществляет внутрицеховое планирование и управление, традиционно принимая и выдавая входные и выходные данные ERP-системе, которая обычно используется в машиностроении на крупных заводах. Как правило, это тяжелые ERP-продукты, такие как BAAN и SAP, взаимодействие с которыми осуществляется посредством интеграции, хотя в настоящее время ведутся работы и по интеграции с «1СПредприятием». В комплексе с этими системами система ФОБОС способна решать большинство задач крупного предприятия [19].

В модуле оперативно-календарного планирования Omega Production используется эвристический алгоритм формирования плана. Управление качеством плана при использовании эвристических алгоритмов производится через манипулирование параметрами алгоритма. Примеры таких параметров – загрузка оборудования, приоритет партий, точность определения производственных ресурсов и т.д. Для каждого параметра выделяется перечень возможных значений. Пример возможных значений для параметра «загрузка оборудования» – равномерная загрузка, максимальный коэффициент загрузки и т.д. [20].

Расчет производственной программы производится под заданные критерии оптимальности с использованием данных о приоритетах заказов или партий изделий [21].

Параметрами, на которые может влиять сотрудник плановодиспетчерской службы, являются сроки запуска/выпуска как заказов и изделий, так и определенных партий; изменение размеров партий (партия может дробиться для более динамичного процесса производства, или, наоборот, несколько партий могут объединяться в одну); изменение режимов работы как конкретного производственного оборудования и персонала, так и производственного подразделения. Одним из способов управления является манипуляция параметрами исходных данных, которые вводятся в систему на основе экспертных данных [20]. В системе не предусмотрена возможность, когда сама система предлагает значительное улучшение за счет изменения исходных параметров.

В документации на данную систему [21] говорится, что «на основании производственной программы производится формирование заданий по рабочим местам с возможностью отслеживания их выполнения. Система позволяет гибко корректировать производственную программу. Существует ручной режим корректировки и автоматический, который основывается на закрытии нарядов сменных заданий». На основе данного утверждения можно сделать предположительный вывод, что при возникновении непредвиденных ситуаций система может перестраивать план производства, а не просто осуществлять мониторинг за состоянием выполнения заказов.

YSB.Enterprise.Mes возникла в деревообрабатывающей промышленности и ввиду особенностей, изложенных ниже, ориентируется на сектор средних и мелких предприятий. Система YSB.Enterprise функционировала на предприятиях среднего размера и постепенно расширила свои функциональные возможности по сравнению с функциональностью типичной MES-системы, включив в свой состав продажи с формированием портфеля заказов, возможности по управлению складским дефицитом (не только производственного происхождения) и даже бухгалтерию с расчетом заработной платы различными способами. Конечно, уровня полноценной ERP-системы функциональность YSB.Enterprise пока не достигла, тем не менее, имеющихся возможностей может быть достаточно для многих российских предприятий. Такая политика позиционирования системы выбрана из-за того, что предприятия среднего класса и ниже, уже переросшие уровень возможностей системы «1СПредприятие», пока обделены полноценной производственной автоматизацией, т.к. цены на западный и российский софт, ориентированный на серьезное производство, не говоря уже об оптимальном его планировании, пока превышают уровень доступности для большинства компаний, вынужденных значительную часть средств инвестировать в свое развитие [19].

Расширенный спектр функций YSB.Enterprise по сравнению с традиционными MES предоставляет возможности учета дополнительных данных при управлении производством. Так, включение склада позволяет организовать определение приоритетов при запуске заказов в производство, к примеру, при недостаточной обеспеченности покупными материалами или отсутствии предоплаты за заказ [19].